| 【発明の名称】 |
空気調和機 |
| 【発明者】 |
【氏名】船田 和也
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| 【要約】 |
【課題】凝縮器の熱交換効率を改善して能力を向上した空気調和機を提供すること。
【解決手段】冷媒に非共沸混合冷媒を使用し、圧縮機、四方弁、室外熱交換器３、第１膨張弁４、室内熱交換器を経て前記圧縮機に順次配管して冷凍サイクルを形成してなる空気調和機において、前記室外熱交換器の冷媒管の中間位置（Ａ）に、液体冷媒を分離する気液分離器６ａと同気液分離器の分離した液体冷媒を前記室外熱交換器と前記第１膨張弁との間に合流させるバイパス管６ｃとでなるバイパス回路６を設けたので、室外熱交換器の入口側で凝縮して液体冷媒となった高沸点の冷媒を前記気液分離器で分離してバイパスさせ、同時に分離した気体冷媒のままの低沸点冷媒のみを室外熱交換器の出口側に流して凝縮させることにより、凝縮器の中間点から出口までの温度勾配を無くし、室外熱交換器の熱交換効率を向上した空気調和機を提供することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 冷媒に非共沸混合冷媒を使用し、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１膨張弁、室内熱交換器を経て前記圧縮機に順次配管して冷凍サイクルを構成してなる空気調和機において、前記室外熱交換器の冷媒管の中間位置に、液体冷媒を分離する気液分離器と同気液分離器の分離した液体冷媒を前記室外熱交換器と前記第１膨張弁との間に合流させるバイパス管とでなるバイパス回路を設けてなることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】 前記室外熱交換器の出口に、前記バイパス管の合流側の圧力を下げることにより同バイパス管からの液冷媒を流れ易くする第２膨張弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】 前記バイパス管に、同バイパス管に流れる液冷媒の流量を調節して凝縮効率を制御する第３膨張弁を設けたことを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
【請求項４】 前記室外熱交換器の冷媒管の中間位置を、前記非共沸混合冷媒のうち１の種類の冷媒の状態が気体のままで、他の種類の冷媒の状態が２相または液体になる位置に設定したことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項５】 前記圧縮機からの吐出冷媒の温度を検出し、同吐出冷媒の温度が一定の温度となるように前記第１膨張弁の開度を調節することにより、前記冷媒管の中間位置における冷媒の状態を一定にするようにしたことを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
【請求項６】 前記第３膨張弁の開度を、前記吐出冷媒の温度と室外熱交換器の出口温度との差により調節するようにしたことを特徴とする請求項３及び請求項５記載の空気調和機。
【請求項７】 前記気液分離器の容器内上部に前記室外熱交換器の冷媒管の中間位置の出口及び入口が接続され、下部に前記バイパス管が接続されてなることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機に係り、特に非共沸混合冷媒を使用した冷凍サイクルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、空気調和機は、図５に示すように、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、第１膨張弁４、室内熱交換器５を経て前記圧縮機１に順次配管する冷凍サイクルを有している。この冷凍サイクルに使用する冷媒に、低沸点冷媒と高沸点冷媒を混合した非共沸混合冷媒を使用した場合、図３のモリエル線図の実線および図４の室外熱交換器の温度分布図の破線で示すように、圧縮機１により圧縮された高圧高温の冷媒が室外熱交換器３を通過するにつれて外気に凝縮熱を奪われ順次温度を下げながら凝縮され液冷媒となる。室外熱交換器３の冷媒管には、冷媒の状態が、高沸点冷媒が２相または液体となり、低沸点冷媒が気体のままの状態の２相状態の中間位置（Ａ点）がある。冷媒がこの中間位置（Ａ点）からさらに室外熱交換器３を通過して行くと、低沸点冷媒も液体となる。そして、この液冷媒が第１膨張弁４にて減圧され、霧状となり、室内熱交換器５で室内空気と熱交換して蒸発熱を奪い蒸発して再び気体冷媒となり圧縮機に循環される。しかし、前記室外熱交換器３の冷媒管の中間位置（Ａ点）を過ぎても上記２相状態で室外熱交換器３の冷媒管内を流れるため、図４の室外熱交換器の温度分布図の破線で示すように、室外熱交換器３の中間位置（Ａ点）と出口との間に温度勾配を持ち、室外熱交換器３の熱交換効率が低下し、空気調和機の能力を低下してしまうという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上述べた問題点を解決し、室外熱交換器の熱交換効率を改善して能力を向上した空気調和機を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解決するため、冷媒に非共沸混合冷媒を使用し、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１膨張弁、室内熱交換器を経て前記圧縮機に順次配管して冷凍サイクルを構成してなる空気調和機において、前記室外熱交換器の冷媒管の中間位置に、液体冷媒を分離する気液分離器と同気液分離器の分離した液体冷媒を前記室外熱交換器と前記第１膨張弁との間に合流させるバイパス管とでなるバイパス回路を設けてなる空気調和機としている。
【０００５】前記室外熱交換器の出口に、前記バイパス管の合流側の圧力を下げることにより同バイパス管からの液冷媒を流れ易くする第２膨張弁を設けた空気調和機としている。
【０００６】前記バイパス管に、同バイパス管に流れる液冷媒の流量を調節して凝縮効率を制御する第３膨張弁を設けた空気調和機としている。
【０００７】前記室外熱交換器の冷媒管の中間位置を、前記非共沸混合冷媒のうち１の種類の冷媒の状態が気体のままで、他の種類の冷媒の状態が２相または液体になる位置に設定した空気調和機としている。
【０００８】前記圧縮機からの吐出冷媒の温度を検出し、同吐出冷媒の温度が一定の温度となるように前記第１膨張弁の開度を調節することにより、前記冷媒管の中間位置における冷媒の状態を一定にするようにした空気調和機としている。
【０００９】前記第３膨張弁の開度を、前記吐出冷媒の温度と室外熱交換器の出口温度との差により調節するようにした空気調和機としている。
【００１０】前記気液分離器の容器内上部に前記室外熱交換器の冷媒管の中間位置の出口及び入口が接続され、下部に前記バイパス管が接続されてなる空気調和機としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明による空気調和機を詳細に説明する。図１は本発明による空気調和機の一実施例の冷凍サイクルを示す冷媒回路図、図２は同本発明による空気調和機の一実施例を示すバイパス回路を説明する要部回路構成図である。図１に示すように、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、第１膨張弁４、室内熱交換器５を経て前記圧縮機１に順次配管する冷凍サイクルを有している。この冷凍サイクルに使用する冷媒には、Ｒ３２及びＲ１２５の低沸点冷媒とＲ１３４ａの高沸点冷媒を混合したＲ４０７Ｃ非共沸混合冷媒を使用している。前記室外熱交換器３の中間位置（Ａ点）から同室外熱交換器３と第１膨張弁４との間に合流するバイパス回路６が設けられている。前記室外熱交換器３の冷媒出口には、前記バイパス回路６の合流側の圧力を下げることにより同バイパス回路６からの液体冷媒を下流側に流れ易くする第２膨張弁７が設けられている。
【００１２】このバイパス回路６は、図２に示すように、前記室外熱交換器３の中間位置（Ａ点）の２相冷媒から液体冷媒を分離する気液分離器６ａと、同気液分離器６ａの分離した液体冷媒の流量を調節して凝縮効率を制御する第３膨張弁６ｂと、同液体冷媒を前記室外熱交換器３と前記第１膨張弁４との間に合流させるバイパス管６ｃとで構成されている。前記気液分離器６ａは銅等の熱伝導率の高い材料で形成している。そして、前記室外熱交換器３の中間位置（Ａ点）の出口Ａｏ及び入口Ａｉは前記気液分離器６ａの容器の上部に開口配置され、同出口Ａｏより流出される２相冷媒のうちの気体冷媒を入口Ａｉに流入し、下部に溜まった液体冷媒を下部に設けた液体冷媒出口から第３膨張弁６ｂに流すようにしている。また、前記圧縮機１の吐出側には吐出冷媒の温度を検出する吐出温度検出器８が設けられている。また、前記室外熱交換器３の冷媒出口３ａには凝縮された冷媒の温度を検出するサーミスタ等でなる凝縮温度検出器９が設けられている。
【００１３】以上の構成において、つぎにその動作を説明する。図３は非共沸混合冷媒を使用した冷凍サイクルにおけるモリエル線図、図４は同室外熱交換器３の温度分布図である。図３の実線で示すように、圧縮機１により圧縮された高圧高温の冷媒は室外熱交換器３を通過するにつれて外気により凝縮熱を奪われ、エンタルピを上げ、高沸点冷媒が２相または液体となり、低沸点冷媒が気体のままの状態の２相状態となる。つまり、高沸点冷媒が低沸点冷媒よりも早く液化してしまう。室外熱交換器３の冷媒管の中間位置（Ａ点）は、一定の条件で、上述のように、冷媒の状態が、高沸点冷媒が２相または液体となり、低沸点冷媒が気体のままの状態の２相状態となる位置である。この一定の条件を満足させるため、前記吐出温度検出器７の検出する吐出冷媒の温度が一定温度となるように、前記第１膨張弁４の開度を調節している。例えば、吐出冷媒の温度が一定温度より上がると第１膨張弁４を所定の開度まで閉じて吐出冷媒の温度を下げ、一定温度より下がると、第１膨張弁４を所定の開度まで、開放して吐出冷媒の温度が一定温度になるようにしている。このようにして、前記室外熱交換器３の冷媒管の中間位置（Ａ点）以降に前記気液分離器６ａにより分離された高沸点冷媒のみで構成される気体冷媒を流通して凝縮するようにしている。これにより、図４の実線で示すように、室外熱交換器３の中間位置（Ａ点）から出口までに温度勾配が無くなり、熱交換効率が向上する。そして、前記気液分離器６ａにより分離された低沸点冷媒で構成される液体冷媒は、第３膨張弁６ｂによりその流量を調節され、前記室外熱交換器３により凝縮され第２膨張弁７を介して減圧された高沸点冷媒で構成する液体冷媒と合流する。
【００１４】前記第３膨張弁６ｂは前記凝縮温度検出器９の検出する温度と前記吐出温度検出器７の検出する吐出冷媒の温度との差により、その開度を調節する。例えば、圧縮機１からの吐出冷媒の温度は上述したように前記第１膨張弁４の開度を調節して一定とされるので、凝縮温度検出器９の検出する温度が下がると前記第３膨張弁６ｂの開度を上げて液体冷媒の流量を増やし、上がると開度を下げて液体冷媒の流量を減らすように調節し、液体冷媒が室外熱交換器３の中間位置（Ａ点）以降に流れないようにしている。このようにして室外熱交換器３で効率よく凝縮された液体冷媒は第１膨張弁４で減圧され、霧状となり、室内熱交換器５で室内空気から蒸発熱を奪って、気体冷媒となり、圧縮器１に循環される。
【００１５】以上は、室外熱交換器が凝縮器として作動する場合について、説明したが、室内熱交換器が凝縮器として作動する場合は、図１に示すように、室内熱交換器の中間位置を前記室外熱交換器の中間位置として見なせば、同様に上述した発明の技術が適用できることは言うまでもなく、明かである。この場合、蒸発器として作動する熱交換器に接続される第２膨張弁を開放し、熱交換器の中間位置に設けた気液分離器に接続される第３膨張弁を閉じるようにする。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による空気調和機によれば、冷媒に非共沸混合冷媒を使用し、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、第１膨張弁、室内熱交換器を経て前記圧縮機に順次配管して冷凍サイクルを構成してなる空気調和機において、前記室外熱交換器の冷媒管の中間位置に、液体冷媒を分離する気液分離器と同気液分離器の分離した液体冷媒を前記室外熱交換器と前記第１膨張弁との間に合流させるバイパス管とでなるバイパス回路を設けたので、室外熱交換器の入口側で凝縮して液体冷媒となった高沸点の冷媒を前記気液分離器で分離してバイパスさせ、同時に分離した気体冷媒のままの低沸点冷媒のみを室外熱交換器の出口側に流して凝縮させることにより、室外熱交換器の中間点から出口までの温度勾配を無くし、室外熱交換器の熱交換効率を向上した空気調和機を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６６１１
【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル
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| 【出願日】 |
平成１２年１１月２０日（２０００．１１．２０） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１６２１２２（Ｐ２００２−１６２１２２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年６月７日（２００２．６．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３５２８６４（Ｐ２０００−３５２８６４） |
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